JPWO2008143320A1 - 円筒形状構造物の予防保全・補修装置および予防保全・補修方法 - Google Patents

円筒形状構造物の予防保全・補修装置および予防保全・補修方法 Download PDF

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Abstract

本発明による予防保全・補修装置10は、装置本体11と、装置本体11に連結され、装置本体11を円筒形状構造物19の外周面に保持させる保持機構部13a、13bとを備えている。また、装置本体11には、円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部20が設けられている。さらに、保持機構部13a、13bには、円筒形状構造物19を予防保全、補修する予防保全・補修機構部16が設けられている。

Description

本発明は、原子炉圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の予防保全、補修を行うために使用する予防保全・補修装置および予防保全・補修方法に関する。
一般に、原子炉圧力容器1内に設置された原子炉内構造物は、高温高圧環境下において十分な耐食性と機械的強度を有する材料、例えばオーステナイトステンレス鋼またはニッケル基合金などにより構成されている。しかしながら、このような材料からなる原子炉内構造物においても、高温高圧環境下で長期にわたって運転されると、中性子の照射を受けて、材料が劣化する。さらに、原子炉内構造物の溶接部近傍は、溶接施工時に熱が発生した場合、材料が鋭敏化し、または引張り残留応力が生じるため、潜在的に応力腐食割れの可能性がある。このような場合、原子炉内構造物は交換をすることが困難となるため、維持管理上大きな問題となる。
ここで、図9により、沸騰水型原子炉発電所プラント(以下BWRプラント)における原子炉圧力容器1内部に設置された原子炉内構造物の全体構成について説明する。原子炉圧力容器1の内部には、燃料集合体を支持するシュラウド2が設けられ、原子炉圧力容器1の内壁とシュラウド2との間(アニュラス部)にはジェットポンプ3が設けられている。また、原子炉圧力容器1内の下方には、制御棒駆動機構ハウジング4が設けられ、原子炉圧力容器1内の上方には、コアスプレイ配管48(以下CS配管)が設けられている。
このうち、ジェットポンプ3は、図10に示すように、冷却材を取り込む側に設置されたライザ管8と、ライザ管8の上方に設置され、ライザ管8の上端に接続されるミキサノズル7と、ミキサノズル7の下端に接続されるインレットミキサ5とを有している。また、インレットミキサ5の下端には、ディフューザ6が接続されている。また、ライザ管8を原子炉圧力容器1の内壁に支持するために、原子炉圧力容器1の内壁にライザブレース9が取付けられている。
このような原子炉内構造物の予防保全および補修を行うために、種々の予防保全・補修装置が提案されている。
まず、ジェットポンプ3の外面を予防保全、補修する場合について説明する。この場合には、まず、予防保全・補修装置をケーブルの先端または連結式の操作用ポールの先端に取り付けて、予防保全・補修装置を原子炉圧力容器1上部から吊り下げて送り込む。次に、ジェットポンプ3上部の原子炉内構造物、またはライザブレース9に予防保全・補修装置を固定させる。その後、予防保全・補修装置により対象部位に対して予防保全、補修する。このような予防保全・補修装置は、特開平11−109081および特開2002−148385に開示されている。
次に、ジェットポンプ3の内面を予防保全、補修する場合について説明する。この場合には、まず、インレットミキサ5を取り外す。次に、予防保全・補修装置を原子炉圧力容器1上部から吊り下げて送り込む。次に、ジェットポンプ3の内部に予防保全・補修装置を挿入させる。その後、予防保全・補修装置により対象部位に対して予防保全、補修する。また、別の方法として、原子炉圧力容器1の下部からディフューザ6に予防保全・補修装置を挿入させ、対象部位に対して予防保全、補修する。このような予防保全・補修装置は、特開平5−209864および特開2003−185784に開示されている。
次に、インレットミキサ5を取り外すことなくジェットポンプ3の内面を予防保全、補修する場合について説明する。この場合には、ミキサノズル7の開口部に設けられた隙間に予防保全・補修装置を挿入させ、対象部位に対して予防保全、補修する。このような予防保全・補修装置は、特開2001−65778、特開2002−311183、および特開2004−251894に開示されている。
しかしながら、上述した予防保全・補修装置は、ジェットポンプ3の一部であるディフューザ6を予防保全、補修する対象部位としている。このため、ライザ管8の内部および外部に対して予防保全、補修することができない。
次に、シュラウド2壁を予防保全、補修する場合について説明する。この場合には、まず、原子炉圧力容器1上部から予防保全・補修装置をアニュラス部へ挿入させる。あるいは、原子炉圧力容器1上部からシュラウド2上部に設けられた上部格子板47を通過させて予防保全・補修装置を挿入させる。その後、予防保全・補修装置により対象部位に対して予防保全、補修する。このような予防保全・補修装置は、特許第3288924号、第3075952号、第3069005号、および特開平11−174192に開示されている。ただし、これらの予防保全・補修装置は、シュラウド2壁を予防保全、補修する対象部位としている。このため、原子炉圧力容器1内の他の原子炉内構造物、特に配管などの円筒形状構造物に対して予防保全、補修することはできない。
次に、原子炉圧力容器1内の底部を予防保全、補修する場合について説明する。このような予防保全・補修装置は、特願2002−651159、および特許第3011583号に開示されている。これらの予防保全・補修装置は、小型で遊泳自在に移動できるという利点があるが、アニュラス部のスペースはさらに狭隘であるため、ジェットポンプ3の外面および内面に対して予防保全、補修することはできない。
ところで、上述した予防保全・補修装置のほとんどは、原子炉圧力容器1の上部からケーブルまたはワイヤーにより予防保全・補修装置を吊り下げて送り込み、原子炉圧力容器1内に設置されている配管などの円筒形状構造物へアクセスし、円筒形状構造物の外面に固定される。また、円筒形状構造物の内面に予防保全・補修装置を固定する場合には、予防保全・補修装置が有する複数のアームを円筒形状構造物内面の半径方向に展開する。このことにより、複数のアームを円筒形状構造物内面に押付けることにより、予防保全・補修装置が固定される。
また、円筒形状構造物の外面に、上述したような予防保全・補修装置を固定する場合には、原子炉圧力容器1内に設置されている円筒形状構造物がさまざまな形状および大きさを有しているために、予防保全、補修をする対象部位に合わせて予防保全・補修装置の構造または構成を変える必要がある。このため、予防保全・補修装置の構造が複雑になり、さらに大型化するという問題がある。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、原子力圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の外周面の円周方向にわたって精度良く移動することができ、円筒形状構造物の外周面に確実に保持されて、予防保全、補修することができる予防保全・補修装置および予防保全・補修方法を提供することを目的とする。
本発明は、原子炉圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の予防保全、補修を行うために使用する予防保全・補修装置において、装置本体と、装置本体に連結され、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持させる保持機構部と、装置本体に設けられ、円筒形状構造物の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部と、保持機構部に設けられ、円筒形状構造物を予防保全、補修する予防保全・補修機構部と、を備えたことを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、保持機構部は、円筒形状構造物の外周面に沿った形状に形成される1対のアームと、1対のアームの先端にそれぞれ取り付けられたガイドローラと、1対のアームをそれぞれ駆動させるアーム用シリンダと、アームとアーム用シリンダとの間に連結され、アーム用シリンダの駆動をアームに伝達させるリンクとを有することを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、保持機構部のアームは、基端側のアーム本体と、先端側のアーム先端部とに分割可能となっており、円筒形状構造物の外径が異なる場合において、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持するために、長さの異なる新規のアーム先端部をアーム本体に対して交換できることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、保持機構部のアームは、基端側のアーム本体と、先端側のアーム先端部とに分割可能となっており、円筒形状構造物の外径が異なる場合において、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持するために、長さの異なる新規のアーム本体を装置本体に対して交換できることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、装置本体の外面のうち、周囲の構造物と対向する側に距離センサが設けられることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、装置本体の外面のうち、周囲の構造物と対向する側に距離センサが設けられることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、予防保全・補修機構部は、円筒形状構造物を予防保全、補修する器具と、器具を円筒形状構造物の長手方向に駆動する器具用シリンダとを有することを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、予防保全・補修機構部の器具は、超音波探傷用プローブからなることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、予防保全・補修機構部の器具は、目視検査をするカメラからなることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、予防保全・補修機構部の器具は、磨き作業用治具からなることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、装置本体には、装置本体を円筒形状構造物にアクセスさせ、円筒形状構造物の外周面に着脱自在にさせるアクセス装置が設けられ、アクセス装置には、操作用ポールが連結されることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、アクセス装置は、装置本体と係合するアクセス装置保持部と、操作用ポールとアクセス装置保持部との間に介在され、装置本体とアクセス装置保持部とを操作用ポールに対して回転させる回転駆動部とを有することを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、原子炉圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の予防保全、補修を行うために使用する予防保全・補修装置において、装置本体と、装置本体に連結され、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持させる保持機構部と、装置本体に設けられ、円筒形状構造物の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部と、装置本体に設けられ、円筒形状構造物を予防保全、補修する予防保全・補修機構部と、を備え、装置本体には、水中において、装置本体を移動させるスラスタ駆動部が設けられることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、装置本体または予防保全・補修機構部のいずれか一方に浮力材が設けられることを特徴とする予防保全・補修装置である。
本発明は、予防保全・補修装置を用いた予防保全・補修方法において、装置本体にアクセス装置および操作用ポールを取り付ける工程と、装置本体を操作用ポールによって原子炉圧力容器内に吊り下げ、円筒形状構造物までアクセスする工程と、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持機構により保持させる工程と、装置本体を保持機構によって円筒形状構造物に保持した後、装置本体からアクセス装置を取り外す工程と、予防保全・補修機構部によって円筒形状構造物に対して予防保全、補修作業を行う工程と、を備えたことを特徴とする予防保全・補修方法である。
本発明によれば、予防保全・補修装置を、原子炉圧力容器内の円筒形状構造物の外周面に確実に保持させることができる。また、予防保全・補修装置を、円筒形状構造物の外周面を円周方向にわたって移動させることができる。このため、予防保全・補修装置を円筒形状構造物の外周面の対象部位に精度良く移動させて、円筒形状構造物の外周面の予防保全、補修をすることができる。
また、本発明によれば、予防保全・補修装置を、原子炉圧力容器内の円筒形状構造物の外周面に確実に保持させることができる。また、予防保全・補修装置を、円筒形状構造物の外周面を円周方向にわたって移動させることができる。さらに、予防保全・補修装置を水中で移動させることができる。このため、予防保全・補修装置を円筒形状構造物の外周面の対象部位に精度良く移動させて、円筒形状構造物の外周面の予防保全、補修をすることができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態における予防保全・補修装置を説明する全体構成図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態における予防保全・補修装置を保持する初期保持位置の決定方法を説明する図である。 図3は、本発明の第1の実施の形態における走行駆動部を説明する構造図である。 図4は、本発明の第1の実施の形態における予防保全・補修機構部を説明する構造図である。 図5は、本発明の第1の実施の形態におけるアクセス装置を説明する構造図である。 図6は、本発明の第1の実施の形態におけるアクセス装置への操作用ポールの取付を説明する図である。 図7は、本発明の第2の実施の形態における予防保全・補修装置を説明する全体構成図である。 図8は、本発明の第2の実施の形態におけるスラスタ駆動部を説明する構造図である。 図9は、沸騰水型原子炉における原子炉圧力容器内を説明する構造図である。 図10は、沸騰水型原子炉におけるジェットポンプを説明する構造図である。
第1の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図1乃至図6は、本発明による予防保全・補修装置の第1の実施の形態を示す図である。このうち図1(a)、(b)は、予防保全・補修装置を説明する全体構成図であり、図2(a)、(b)は、予防保全・補修装置を保持する初期保持位置の決定方法を説明する図であり、図3(a)、(b)は、走行駆動部を説明する構造図であり、図4(a)、(b)、(c)、(d)は、予防保全・補修機構部を説明する構造図であり、図5は、アクセス装置を説明する構造図であり、図6は、アクセス装置への操作用ポールの取付を説明する図である。
まず、図1(a)、(b)により、本発明の第1の実施の形態による予防保全・補修装置10について説明する。このうち、図1(a)は、予防保全・補修装置10を説明する全体構成の上面図であり、図1(b)は、予防保全・補修装置10を説明する全体構成の正面図である。本実施の形態による予防保全・補修装置10は、例えば、BWRプラントにおける原子炉圧力容器1内に設置された原子炉内構造物のうち配管などの円筒形状からなる円筒形状構造物19の外面の洗浄、点検、検査、予防保全、および補修等を行うためのものである。ここでは特に、原子炉圧力容器内1に設置された円筒形状構造物19である、ジェットポンプ3、コアスプレイ配管48(以下CS配管)、制御棒駆動機構ハウジング4(以下CRDハウジング)の溶接部を対象部位としている。
まず、図1(a)、(b)により、本実施の形態による予防保全・補修装置10の全体構成について説明する。予防保全・補修装置10は、装置本体11と、装置本体11に連結され、装置本体11を円筒形状構造物19の外周面に保持させる一対の保持機構部13a、13bと、装置本体11に設けられ、円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部20とを備えている。また、保持機構部13には、円筒形状構造物19を予防保全、補修する予防保全・補修機構部16が設けられている。
このうち、保持機構部13a、13bは、円筒形状構造物19の外周面に沿った形状に形成される1対のアーム12a、12bと、1対のアーム12a、12bの先端にそれぞれ取り付けられたガイドローラ14a、14bとを有している。また、アーム12a、12bには、空圧または水圧により1対のアーム12a、12bをそれぞれ駆動させるアーム用シリンダ17a、17b、17c、17dが連結されている。また、アーム12a、12bとアーム用シリンダ17a、17b、17c、17dとの間には、アーム用シリンダ17a、17b、17c、17dの駆動をアーム12a、12bに伝達させるリンク18a、18bが連結されている。さらに、アーム12a、12bは、リンク18a、18bの連結部で着脱可能とし、円筒形状構造物19の外径に対応する長さの異なるアーム本体49a、49bとアーム先端部49c、49dに交換自在となっている。
さらに、保持機構部13a、13bのアーム12a、12bは、円筒形状構造物19の外径に対応する長さをそれぞれ有している。また、アーム12a、12bは、装置本体11側(基端側)に配置されたアーム本体49a、49bと、アーム本体49a、49bに対して分割自在に取り付けられ、先端側に配置されたアーム先端部49c、49dとを含んでいる。このことにより、アーム12a、12bのアーム先端部49c、49dは、外径が異なる円筒形状構造物19の外周面に装置本体11を保持させるために、円筒形状構造物19の外径に対応する長さの異なるアーム先端部49c、49dに交換自在となっている。
また、図2(a)、(b)に示すように、装置本体11の外面のうち、周囲の構造物と対向する側に距離センサ28が設けられている。距離センサ28は、超音波距離センサからなっており、距離センサ28と周囲の構造物との間の距離を測定することができる。ここで図2(a)は、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19に保持させ、初期保持位置を決定する前の状態を示しており、図2(b)は、予防保全・補修装置10の初期保持位置を決定した後に、予防保全・補修装置10が初期保持位置に保持されている状態を示している。
また、図3(a)、(b)に示すように、装置本体11に設けられた走行駆動部20は、円筒形状構造物19の外周面に接して回転駆動する走行車輪21と、走行車輪21を回転駆動させるモータ26とを有している。ここで図3(a)は、走行駆動部20を説明する正面図であり、図3(b)は、走行駆動部20を説明する底面図である。走行車輪21にはシャフト25が連結され、シャフト25にはギア22が連結されている。また、ギア22は、ギア23およびギア24を介してモータ26の出力軸に連結されている。さらに、モータ26には、モータ26を遠隔操作するためのケーブル27a、27bが接続されている。なお、走行駆動部20は、装置本体11に対して、着脱自在に設けられている。
また、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、予防保全・補修機構部16は、円筒形状構造物19を予防保全、補修する器具15と、器具15を円筒形状構造物19の長手方向に駆動する器具用シリンダ30とを有している。ここで、図4(a)は、予防保全・補修機構部16の器具15を上方に保持させた状態を説明する正面図であり、図4(b)は、予防保全・補修機構部16の器具15を上方に保持させた状態を説明する側面図であり、図4(c)は、予防保全・補修機構部16の器具15を下方に保持させた状態を説明する正面図であり、図4(d)は、予防保全・補修機構部16の器具15を下方に保持させた状態を説明する側面図である。
また、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、保持機構部13bのアーム12bには、プレート29が着脱自在に設けられている。プレート29には、器具用シリンダ30とすべりガイド31とが取り付けられ、すべりガイド31には、プレート32bを介して、器具15が取り付けられている。器具15に対してプレート32bが取り付けられている面と反対側の器具15の面には、プレート32aを介して、器具用シリンダ30のシャフトの先端と連結されるL金具33が取り付けられている。
また、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、アーム12bには、予防保全・補修機構部16に対応する切欠部12cが設けられている。また、図示しないが、円筒形状構造物19に対してアーム12bと反対側に設けられた他方のアーム12aにも、同様の切欠部12cが設けられている。このことにより、予防保全・補修機構部16は、アーム12bだけでなく、アーム12aにも取り付けることができる。
また、図4(a)、(b)、(c)、(d)においてアーム12bの切欠部12cが下方を向くように形成されているが、上方を向くように形成しても良い。このことにより、図4(a)、(b)、(c)、(d)において、予防保全・補修機構部16を下方へ向けて取り付けることもでき、かつ上方へ向けて取り付けることもできる。また、アーム12aについても同様に、図4(a)、(b)、(c)、(d)において、予防保全・補修機構部16を下方へ向けて取り付けることもでき、かつ上方へ向けて取り付けることもできる。
また、予防保全・補修機構部16の器具15は、円筒形状構造物19に接触することなく円筒形状構造物19の亀裂などを超音波探傷するフェーズドアレイUTプローブなどの超音波探傷用プローブからなっている。
また、予防保全・補修機構部16の器具15は、目視検査をするカメラとなっていてもよく、さらに、予防保全・補修機構部16の器具15は、磨き作業用治具となっていてもよい。
また、図5に示すように、装置本体11には、装置本体11を円筒形状構造物19にアクセスさせ、円筒形状構造物19の外周面に着脱自在にさせるアクセス装置34が設けられている。さらに、アクセス装置34には、接続部45を介して操作用ポール46が連結される。
アクセス装置34は、装置本体11と係合するアクセス装置保持部35と、操作用ポール46側の接続部45とアクセス装置保持部35との間に介在され、装置本体11とアクセス装置保持部35とを接続部45および操作用ポール46に対して回転させる回転駆動部36とを有している。
このうち、アクセス装置保持部35は、装置本体11に設けられた複数の穴に挿入される装置本体側ピン35aと、装置本体側ピン35aを保持するための保持ピン35bと、金具35cを介して保持ピン35bを装置本体側ピン35aに押し付けるために取り付けられた保持用シリンダ37とを含んでいる。
また、回転駆動部36は、アクセス装置保持部35に対してピン42を介して回転自在に連結されるフレーム38と、固定側がフレーム38に対してピン39を介して回転自在に連結され、シャフト43の先端が保持用シリンダ37の固定側に対してピン44を介して回転自在に連結される回転用シリンダ40とを含んでいる。また、フレーム38には、操作用ポール46を接続するための接続部45が設けられている。
また、図6に示すように、操作用ポール46は、操作用ポール46aと操作用ポール46bとからなり、操作用ポール46aはフレーム38の接続部45(図5参照)に接続され、操作用ポール46aと操作用ポール46bとは互いに接続されている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。ここでは、原子炉圧力容器1内部に垂直に設けられた配管を例として述べる。
まず、図5により、装置本体11にアクセス装置34を取り付ける。この場合、まず、アクセス装置34側に設けられたアクセス装置保持部35の複数の装置本体側ピン35aを、装置本体11に設けられた複数の穴に挿入する。次に、回転駆動部36の保持用シリンダ37を駆動させ、金具35cを介して保持ピン35bを装置本体側ピン35aに押し付ける。これにより、装置本体側ピン35aは、装置本体11に設けられた穴から抜けることなく、アクセス装置34により、装置本体11を保持することができる。
次に、図6により、操作用ポール46aを、アクセス装置34側に設けられたフレーム38の接続部45(図5参照)に取り付ける。この場合、まず、アクセス装置34の回転駆動部36のフレーム38の接続部45に、操作用ポール46aの一端を接続する。次に、操作用ポール46aの他端に、操作用ポール46bを接続する。
次に、装置本体11を操作用ポール46a、46bからなる操作用ポール46によって原子炉圧力容器1内に吊り下げて送り込み、円筒形状構造物19までアクセスさせる。この場合、まず、図5に示すように、アクセス装置34の回転駆動部36の回転用シリンダ40を駆動させ、回転用シリンダ40のシャフト43を縮める。このことにより、装置本体11とアクセス装置保持部35は、操作用ポール46aに対して回転し、装置本体11は操作用ポール46a、46bの長手方向と略同一の方向を向く。
次に、図6に示すように、予防保全・補修装置10が、アクセス装置34を介して、アクセス装置34に接続された複数本の操作用ポール46a、46bにより保持されながら吊り下げて送り込まれる。その後は、予防保全・補修装置10が、CS配管48の横を通過して原子炉圧力容器1内に送り込まれ、円筒形状構造物19の対象部位にアクセスされる。
次に、図5に示すように、回転用シリンダ40を駆動させ、回転用シリンダ40のシャフト43を伸ばす。このことにより、装置本体11とアクセス装置保持部35は、操作用ポール46aに対して回転し、装置本体11は操作用ポール46a、46bの長手方向と略直角となる方向を向く。
次に、装置本体11を円筒形状構造物19の外周面に保持機構13により保持させる。この場合、図1(a)に示すように、走行駆動部20の走行車輪21が円筒形状構造物19の外周面に接している。また、保持機構部13a、13bのアーム用シリンダ17a、17b、17c、17dを駆動させることにより、リンク18a、18bおよびアーム12a、12bを介して、アーム12a、12bの先端に取り付けられたガイドローラ14a、14bが円筒形状構造物19の外周面に押し付けられている。このことにより、予防保全・補修装置10は、円筒形状構造物19の外周面に保持される。
なお、円筒形状構造物19の外径が異なる場合には、アーム12a、12bのアーム先端部49c、49dを、当該円筒形状構造物19の外径に対応する長さとなるアーム12a、12bとなるようなアーム先端部49c、49dに予め交換しておく。このことにより、任意の外径を有する円筒形状構造物19に予防保全・補修装置10を確実に保持させることができる。
上述のように、装置本体11を保持機構13のアーム12a、12bによって円筒形状構造物19に保持した後、装置本体11からアクセス装置34を取り外す。この場合、まず、アクセス装置保持部35の保持用シリンダ37を駆動させ、金具35cを介して保持ピン35bを、装置本体側ピン35aから、装置本体側ピン35aとは反対側に移動させる。次に、操作用ポール46a、46bを介してアクセス装置保持部35を原子炉圧力容器1の上部へ向けて吊り上げる。このことにより、複数の装置本体側ピン35aを装置本体11に設けられた複数の穴から引き抜くことができる。その後、操作用ポール46a、46bを用いて、アクセス装置34を原子炉圧力容器1の上部へ向けてさらに吊り上げて、アクセス装置34を回収する。
次に、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させる。この場合、まず、走行駆動部20のモータ26にケーブル27a、27bを介して遠方から駆動指令を与える。この際、モータ26を駆動し、ギア24、ギア23、およびギア22を介してモータ26の回転力がシャフト25へ伝達される。シャフト25の回転力は、シャフト25と連結された走行車輪11に伝達され、走行車輪11が回転駆動される。これにより、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させることができる。
なお、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させる際、保持機構部13a、13bのアーム12a、12bの先端に取り付けられたガイドローラ14a、14bは、予防保全・補修装置10の移動に伴って回転する。ただし、この場合においても、上述したように保持機構部13a、13bのアーム用シリンダ17a、17b、17c、17dにより、ガイドローラ14a、14bは円筒形状構造物19の外周面に押し付けられている。このことにより、予防保全・補修装置10は、円筒形状構造物19の外周面に保持されながら、円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向にスムースに移動することができる。このため、予防保全・補修機構部16の器具15を、円筒形状構造物19の外周面に沿った円周方向の任意の位置にスムースに移動させることができる。
なお、走行駆動部20は、装置本体11に対して容易に着脱することができる。このため、何らかの原因で走行駆動部20が故障した場合、予防保全・補修装置10全体を上方へ引き上げた後、予め準備してある他の正常な走行駆動部20と短時間で交換することができる。
次に、図2(a)、(b)に示すように、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に保持する場合における初期保持位置を決定する。ここで、初期保持位置を決定する理由は、以下の通りである。予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19に保持する場合には、円筒形状構造物19周囲のアニュラス部のスペースは狭隘であるため、円筒形状構造物19の周囲の構造物と干渉しない方向から、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の対象部位へアクセスさせる必要がある。このため、予防保全・補修装置10を保持する方向はその度に異なり、予防保全・補修装置10を保持する方向は一定とはならない。
また、予防保全・補修装置10は、何らかの原因で、作業中に円筒形状構造物19の対象部位に保持されずに、対象部位から外れる場合が考えられる。この場合、予防保全・補修機構部16の器具15が、円筒形状構造物19の外周面に正規に対向していない状態となる。この場合には、円筒形状構造物19の対象部位において精度良く予防保全、補修することができない。また、予防保全・補修装置10を、対象部位から外れる前の対象部位に正確に戻すことは困難である。さらに、予防保全・補修装置10が対象部位から外れる前の位置の近傍に戻して予防保全、補修する場合であっても、予防保全・補修装置10が外れる前の対象部位と予防保全・補修装置10を戻した後の対象部位との間においては、予防保全、補修することができない部位が残ることが考えられる。
このような問題を回避するため、本実施の形態においては、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に保持する場合における初期保持位置を決定する。この場合、図2(a)、(b)に示すような、装置本体11の外面のうち、周囲の構造物と対向する側に設けられている距離センサ28を用いる。まず、予防保全・補修装置10を、走行駆動部20のモータ17を駆動させることにより、円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させながら距離センサ28と周囲の構造物との距離を計測する。次に、この計測した距離が最小となるような、予防保全・補修装置10の位置を求める。この求められた位置を記録し、予防保全・補修装置10の初期保持位置となる原点と決定する。
なお、保持機構部13a、13bのガイドローラ14aまたはガイドローラ14bの下部には、予防保全・補修装置10の保持位置の角度を計測するための回転センサ(図示しない)が設けられ、また、回転センサを回転させるための計測車輪(図示しない)が設けられている。この回転センサを用いることにより、予防保全・補修装置10の保持位置の角度を計測する。このため、上述した原点となる位置から、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させた後の予防保全・補修装置10の保持位置までの角度を求めることができる。
このように、予防保全・補修装置10の初期保持位置を決定することにより、予防保全・補修装置10が予防保全、補修している間に円筒形状構造物19の対象部位から外れる場合においても、対象部位から外れる前に予防保全・補修装置10が保持されていた位置を特定することができる。このことにより、対象部位から外れる前の予防保全・補修装置10の保持位置と、対象部位に戻した後の予防保全・補修装置10の保持位置との間においても、予防保全、補修を確実に行うことができる。
次に、予防保全・補修機構部16の器具15を、器具用シリンダ30により円筒形状構造物19の長手方向に移動させる。この場合には、まず、器具15を円筒形状構造物19の長手方向に移動させる器具用シリンダ30のシャフトを伸縮駆動させる。器具15が、固定側となるプレート29に対してすべりガイド31により円筒形状構造物19の長手方向に摺動自在に取り付けられているため、器具用シリンダ30のシャフトの伸縮駆動が、L金具33およびプレート32aを介して器具15に伝達され、器具15は円筒形状構造物19の長手方向に摺動する。このことにより、円筒形状構造物19の対象部位に向けて、円筒形状構造物19の長手方向に器具15を精度良く移動させることができる。
また、予防保全・補修器具16のプレート29は、アーム12bだけでなく、アーム12aにも取り付けることができるようになっている。さらに、図4(a)、(b)、(c)、(d)において下方へ向けて取り付けられている予防保全・補修機構部16を、図4(a)、(b)、(c)、(d)において上方へ向けて取り付けることもできる。このことにより、予防保全・補修装置10を用いて予防保全、補修する作業スペースが制約される場合、予防保全・補修機構部16を取り付ける位置または取り付ける方向を変えることにより、作業スペースを有効に活用して可能な限り広い範囲において予防保全、補修を行うことができる。
次に、走行駆動部20のモータ17を駆動させることにより、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向にわたって移動させる。このことにより、器具15を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向にわたって移動させることができる。このため、円筒形状構造物19の外周面の全周にわたって、器具15により予防保全、補修を行うことができる。
この場合、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示す予防保全・補修機構部16の器具15が、超音波探傷用プローブからなっている場合には、円筒形状構造物19の対象部位を超音波探傷することができる。このため、円筒形状構造物19の溶接線に亀裂が存在するかどうかを検査することができる。
また、予防保全・補修機構部16の器具15が、目視検査をするカメラからなっている場合には、円筒形状構造物19の外周面を外観検査することができる。
上述した本実施の形態においては、原子炉圧力容器1内が水で満たされている状態における予防保全、補修作業を説明している。しかし、原子炉圧力容器1内が水に満たされることなく気中環境にある場合には、予防保全・補修機構部16の器具15を他の器具と置き換えて、予防保全、補修を行うこともできる。すなわち、器具15が磨き作業用治具からなっている場合には、円筒形状構造物19の外周面を補修することができる。さらに、器具15がブラシもしくは水洗浄用のノズルなどの洗浄器具からなっている場合には、円筒形状構造物19の外周面を洗浄することができる。また、器具15がウォータジェットピーニングヘッドもしくはレーザーピーニングヘッドなどの予防保全器具からなっている場合には、円筒形状構造物19を予防保全することができる。また、器具15が溶接ヘッドもしくは研削治具からなっている場合には円筒形状構造物19の外周面を補修することができる。
このように、本実施の形態によれば、予防保全・補修装置10を、原子炉圧力容器1内の円筒形状構造物19の外周面に確実に保持させることができる。また、予防保全・補修装置10を、円筒形状構造物19の外周面を円周方向にわたって移動させることができる。このため、予防保全・補修装置10を円筒形状構造物19の外周面の対象部位に精度良く移動させて、円筒形状構造物19の外周面の予防保全、補修をすることができる。
第2の実施の形態
次に、図7および図8により、本発明による予防保全・補修装置の第2の実施の形態について説明する。ここで、図7(a)、(b)は、予防保全・補修装置を説明する全体構成図であり、図8(a)、(b)は、スラスタ駆動部を説明する構造図である。
図7(a)、(b)および図8(a)、(b)に示す第2の実施の形態は、スラスタ駆動部を適用したものであり、他の構成は、図1乃至図6に示す第1の実施の形態と略同一である。
本実施の形態において、図1乃至図6に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。ここで、図7(a)は、予防保全・補修装置100を説明する全体構成の上面図であり、図7(b)は、予防保全・補修装置100を説明する全体構成の正面図であり、図8(a)は、スラスタ駆動部を説明する構造図であり、図8(b)は、予防保全・補修機構部108を説明する構造図である。図7(a)、(b)に示すように、装置本体123と、装置本体123に連結され、装置本体123を円筒形状構造物19の外周面に保持させる一対の保持機構部104a、104bと、装置本体123に設けられ、円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部102とを備えている。また、装置本体123の下部には、円筒形状構造物19を予防保全、補修する予防保全・補修機構部108が設けられている。また、装置本体123の両側面には、水中において、装置本体123を移動させる一対のスラスタ駆動部106a、106bが設けられている。
このうち、保持機構部104a、104bは、円筒形状構造物19の外周面に沿った形状に形成される1対のアーム103a、103bと、1対のアーム103a、103bの先端にそれぞれ取り付けられたガイドローラ105a、105bとを有している。また、アーム103a、103bには、空圧または水圧により1対のアーム103a、103bをそれぞれ駆動させるアーム用シリンダ109a、109bが連結されている。また、アーム103a、103bとアーム用シリンダ109a、109bとの間には、アーム用シリンダ109a、109b、の駆動をアーム103a、103bに伝達させるリンク110a、110bが連結されている。
また、図7(a)、(b)に示すように、走行駆動部102は、円筒形状構造物19の外周面に接して回転駆動する走行車輪101を有している。その他の構成は、図3(a)、(b)に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、走行駆動部102は、装置本体123に対して着脱自在に設けられている。
また、図8(a)に示すように、スラスタ駆動部106a、106bは、スラスタ114a、114bと、スラスタ114a、114bを駆動させるモータ107a、107bとを有している。モータ107a、107bの出力軸には、プーリ113a、113bが連結され、スラスタ114a、114bの回転軸には、プーリ113j、113kが連結されている。プーリ113a、113b側には中継プーリ113c、113dが設けられ、中継プーリ113c、113dよりスラスタ114a、114b側には中継プーリ113e、113fが連結されている。さらに、中継プーリ113e、113fよりさらにスラスタ114a、114b側には中継プーリ113g、113hが設けられている。
また、図8(a)に示すように、モータ107a、107b側のプーリ113a、113bと中継プーリ113c、113dとの間には、ベルト112a、112bが連結されている。また、中継プーリ113e、113fと中継プーリ113g、113hとの間には、ベルト112c、112dが連結されている。さらに、中継プーリ113g、113hとスラスタ側のプーリ113j、113kとの間には、ベルト112e、112fが連結されている。
また、図8(b)に示すように、予防保全・補修機構部108は、筐体115と、円筒形状構造物19を予防保全、補修する器具116と、器具116を円筒形状構造物19の長手方向に駆動するモータ117とを有している。モータ117の出力軸にはギア118aが連結され、ギア118aは、ギア118b、およびギア118cを介してボールねじ119が連結されている。ボールねじ119にはナット120が係合され、ナット120は器具116を収納する収納ケース122の一端に連結されている。また、収納ケース122の他端には、収納ケース122を筐体115に対して摺動自在とさせるすべりガイド121が連結されている。なお、予防保全・補修機構部108は、装置本体123に対して、着脱自在に設けられている。
また、図8(b)に示すように、予防保全・補修機構部108の器具116は、円筒形状構造物19に接触することなく円筒形状構造物19の亀裂などを超音波探傷するフェーズドアレイUTプローブなどの超音波探傷用プローブからなっている。
また、予防保全・補修装置100を中世浮力にさせて、スラスタ駆動部106a、106bの推進力により予防保全・補修装置100を水中で移動させるために、装置本体123または予防保全・補修機構部108のいずれか一方の内部には、浮力材(図示しない)が設けられている。
また、図7(a)、(b)に示すように、装置本体123の上面には、原子炉圧力容器1の上部から予防保全・補修装置100を吊り下げる際に、ロープなどを取り付ける吊り金具111a、111bが設けられている。
本実施の形態によれば、図8(a)に示すように、予防保全・補修装置100を水中で移動させる場合には、スラスタ駆動部106a、106bのモータ107a、107bを駆動する。モータ107a、107bの回転が、プーリ113a、113b、およびベルト112a、112bを介して中継プーリ113c、113dに伝達される。また、中継プーリ113c、113dに連結された中継プーリ113e、113f、およびベルト112c、112dを介して中継プーリ113g、113hに伝達される。さらに、中継プーリ113g、113hに連結されたベルト112e、112fを介してプーリ113j、113kに伝達される。このため、スラスタ114a、114bにモータ107a、107bの回転が伝達され、スラスタ114a、114bが回転される。
なお、装置本体123または予防保全・補修機構部108のいずれか一方の内部には、浮力材(図示しない)が設けられているため、予防保全・補修装置100を中世浮力にさせることができる。
これらのことにより、スラスタ駆動部106a、106bの推進力により予防保全・補修装置100を水中で移動させることができる。このため、円筒形状構造物19へ予防保全・補修装置100を着脱させるためのアクセス装置を用いることなく、予防保全・補修装置100を水中で移動させることができる。
また、図7(a)、(b)に示すように、走行駆動部102の走行車輪101が円筒形状構造物19の外周面に接している。また、保持機構部104a、104bのアーム用シリンダ109a、109bを駆動させることにより、リンク110a、110bおよびアーム103a、103bを介して、アーム103a、103bの先端に取り付けられたガイドローラ105a、105bが円筒形状構造物19の外周面に押し付けられている。このことにより、予防保全・補修装置100は、円筒形状構造物19の外周面に保持される。
また、図8(b)に示すように、予防保全・補修機構部108の器具116を、円筒形状構造物19の長手方向に移動させる場合には、予防保全・補修機構部108のモータ117を駆動する。器具116が、固定側となる筐体115に対してすべりガイド121により円筒形状構造物19の長手方向に摺動自在に取り付けられている。また、モータ117の回転駆動が、ギア118a、118b、118cを介してボールネジ119に伝達され、ボールネジ119の回転運動がナット120により上下方向の直線運動に変換される。このため、ナット120に連結されている器具116が円筒形状構造物19の長手方向に摺動する。このことにより、円筒形状構造物19の対象部位に向けて、円筒形状構造物19の長手方向に器具116を精度良く移動させることができる。
なお、予防保全・補修機構部108は、装置本体123に対して容易に着脱することができる。このため、何らかの原因で予防保全、補修機構部108が故障した場合、予防保全・補修装置100全体を上方へ引き上げた後、予め準備してある他の正常な予防保全、補修機構部108と短時間で交換することができる。
また、図7(a)、(b)に示すように、予防保全・補修装置100を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させる場合には、走行駆動部102のモータ(図示しない)を駆動し、走行車輪101を回転駆動させる。また、予防保全・補修装置100を円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向に移動させる際、保持機構部104a、104bのアーム103a、103bの先端に取り付けられたガイドローラ105a、105bは、予防保全・補修装置100の移動に伴って回転する。ただし、この場合においても、上述したように保持機構部104a、104bのアーム用シリンダ109a、109bにより、ガイドローラ105a、105bは円筒形状構造物19の外周面に押し付けられている。このことにより、予防保全・補修装置100は、円筒形状構造物19の外周面に保持されながら、円筒形状構造物19の外周面に沿って円周方向にスムースに移動することができる。このため、予防保全・補修機構部108の器具116を、円筒形状構造物19の外周面に沿った円周方向の任意の位置にスムースに移動させることができる。このことにより、円筒形状構造物19の外周面の全周にわたって、器具116により予防保全、補修することができる。
なお、走行駆動部102は、装置本体123に対して容易に着脱することができる。このため、何らかの原因で走行駆動部102が故障した場合、予防保全・補修装置100全体を上方へ引き上げた後、予め準備してある他の正常な走行駆動部102と短時間で交換することができる。
また、図8(b)に示す予防保全・補修機構部108の器具116が、超音波探傷用プローブからなっている場合には、円筒形状構造物19の対象部位を超音波探傷することができる。このため、円筒形状構造物19の溶接線に亀裂が存在するかどうかを検査することができる。さらに、器具116を、第1の実施の形態と同様な他の器具とすることにより、種々の予防保全、補修をすることができる。
また、装置本体123の上面には吊り金具111a、111bが設けられているため、吊り金具111a、111bにロープなどを連結することにより、原子炉圧力容器1の上部から予防保全・補修装置100を吊り下げることができる。
このように、本実施の形態によれば、予防保全・補修装置100を、原子炉圧力容器1内の円筒形状構造物19の外周面に確実に保持させることができる。また、予防保全・補修装置100を、円筒形状構造物19の外周面を円周方向にわたって移動させることができる。さらに、予防保全・補修装置100を水中で移動させることができる。このため、予防保全・補修装置100を円筒形状構造物19の外周面の対象部位に精度良く移動させて、円筒形状構造物19の外周面の予防保全、補修をすることができる。

Claims (8)

  1. 原子炉圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の予防保全、補修を行うために使用する予防保全・補修装置において、
    装置本体と、
    装置本体に連結され、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持させる保持機構部と、
    装置本体に設けられ、円筒形状構造物の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部と、
    保持機構部に設けられ、円筒形状構造物を予防保全、補修する予防保全・補修機構部と、を備えたことを特徴とする予防保全・補修装置。
  2. 保持機構部は、円筒形状構造物の外周面に沿った形状に形成される1対のアームと、1対のアームの先端にそれぞれ取り付けられたガイドローラと、1対のアームをそれぞれ駆動させるアーム用シリンダと、アームとアーム用シリンダとの間に連結され、アーム用シリンダの駆動をアームに伝達させるリンクとを有することを特徴とする請求項1に記載の予防保全・補修装置。
  3. 保持機構部のアームは、基端側のアーム本体と、先端側のアーム先端部とに分割可能となっており、円筒形状構造物の外径が異なる場合において、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持するために、長さの異なる新規のアーム先端部をアーム本体に対して交換できることを特徴とする請求項2に記載の予防保全・補修装置。
  4. 保持機構部のアームは、基端側のアーム本体と、先端側のアーム先端部とに分割可能となっており、円筒形状構造物の外径が異なる場合において、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持するために、長さの異なる新規のアーム本体を装置本体に対して交換できることを特徴とする請求項2に記載の予防保全・補修装置。
  5. 装置本体の外面のうち、周囲の構造物と対向する側に距離センサが設けられることを特徴とする請求項1に記載の予防保全・補修装置。
  6. 予防保全・補修機構部は、円筒形状構造物を予防保全、補修する器具と、器具を円筒形状構造物の長手方向に駆動する器具用シリンダとを有することを特徴とする請求項1に記載の予防保全・補修装置。
  7. 原子炉圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の予防保全、補修を行うために使用する予防保全・補修装置において、
    装置本体と、
    装置本体に連結され、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持させる保持機構部と、
    装置本体に設けられ、円筒形状構造物の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部と、
    装置本体に設けられ、円筒形状構造物を予防保全、補修する予防保全・補修機構部と、を備え、
    装置本体には、水中において、装置本体を移動させるスラスタ駆動部が設けられることを特徴とする予防保全・補修装置。
  8. 原子炉圧力容器内に設置された原子炉内構造物のうち円筒形状からなる円筒形状構造物の予防保全、補修を行うために使用する予防保全・補修装置であって、
    装置本体と、
    装置本体に連結され、装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持させる保持機構部と、
    装置本体に設けられ、円筒形状構造物の外周面に沿って円周方向に移動自在な走行駆動部と、
    保持機構部に設けられ、円筒形状構造物を予防保全、補修する予防保全・補修機構部と、を備え、
    装置本体には、装置本体を円筒形状構造物にアクセスさせ、円筒形状構造物の外周面に着脱自在にさせるアクセス装置が設けられ、アクセス装置には、操作用ポールが連結された予防保全・補修装置を用いた予防保全・補修方法において、
    装置本体にアクセス装置および操作用ポールを取り付ける工程と、
    装置本体を操作用ポールによって原子炉圧力容器内に吊り下げ、円筒形状構造物までアクセスする工程と、
    装置本体を円筒形状構造物の外周面に保持機構部により保持させる工程と、
    装置本体を保持機構部によって円筒形状構造物に保持した後、装置本体からアクセス装置を取り外す工程と、
    予防保全・補修機構部によって円筒形状構造物に対して予防保全、補修作業を行う工程と、を備えたことを特徴とする予防保全・補修方法。
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